(57)【要約】【課題】酸化亜鉛系材料を用いたｐ型半導体層に対し、良好なオーミック接触を得ることができる半導体素子を提供する。【解決手段】半導体素子は、酸化亜鉛系材料を用いたｐ型半導体層１０３と、ｐ型半導体層１０３上に形成されたｐ側電極１０５とを備える。ｐ型半導体層１０３とｐ側電極１０５との界面（中間層１０４）には、主要な構成元素として５Ｂ族元素が含まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛系材料を用いたｐ型半導体層と、該ｐ型半導体層上に形成された電極層とを備える半導体素子であって、
前記ｐ型半導体層と前記電極層との界面には、主要な構成元素として５Ｂ族元素が含まれることを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
前記電極層は、前記５Ｂ属元素よりも高融点の金属からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記５Ｂ属元素は、Ｂｉであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体素子。
【請求項４】
基板上に、酸化亜鉛系材料を用いたｐ型半導体層を形成する工程と、
前記ｐ型半導体層上に、５Ｂ族元素を主要な構成元素とする中間層を形成する工程と、
前記ｐ型半導体層及び前記中間層の熱処理を行う工程と、
前記中間層上に、電極層を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化亜鉛系材料を用いたｐ型半導体層を備える半導体素子及び半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化亜鉛（ＺｎＯ）系材料を用いた短波長発光素子を実現するための技術開発が精力的に進められている。ＺｎＯ系材料は、Ｚｎ、Ｏともに資源量が豊富で低コストであること、又、その優れた物性や作製温度が低いなどの理由から、例えば次世代発光素子用材料として期待されている。
【０００３】
しかしながら、ＺｎＯは元来、酸素欠損等の構造欠陥が生じやすく、本欠陥により電子が生成されるため、高キャリア濃度のｐ型ＺｎＯを作製することが非常に困難であり、これによりｐ型ＺｎＯとオーミック接触する電極の形成が困難であった。
【０００４】
これを解決するため、例えば、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、又はこれらの合金による金属層をｐ型ＺｎＯに接触させる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、仕事関数の大きい金属を用い、ｐ型ＺｎＯとのショットキー障壁の高さを低減させることにより、オーミック性の向上を図っている。
【特許文献１】特許第３４４１０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ｐ型ＺｎＯのホール濃度が低いことによって、ショットキー障壁の幅が厚いため、又、仕事関数の大きい金属を用いてもこのショットキー障壁の幅は低減できないため、上記の従来技術による方法を用いても、良好なオーミック接触を得るには至っていない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、酸化亜鉛系材料を用いたｐ型半導体層に対し、良好なオーミック接触を得ることができる半導体素子及び半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、酸化亜鉛系材料を用いたｐ型半導体層と、ｐ型半導体層上に形成された電極層とを備える半導体素子であって、ｐ型半導体層と電極層との界面には、主要な構成元素として５Ｂ族元素が含まれる半導体素子であることを要旨とする。ここで、「主要な構成元素」とは、少なくとも他の構成元素と比べて、その原子数が多いことを示す。
【０００８】
第１の特徴に係る半導体素子によると、５Ｂ族元素が界面に存在することにより、ｐ型ＺｎＯ層におけるアクセプタ準位を浅くする効果を及ぼし、ｐ型ＺｎＯ層と電極層との界面近傍で、ｐ型ＺｎＯ層のホール濃度を大きく向上させることができる。このため、ｐ型ＺｎＯ層と電極層とのショットキー障壁幅の低減が可能となり、良好なオーミック接触を得ることができる。
【０００９】
又、第１の特徴に係る半導体素子において、電極層は、５Ｂ族元素よりも高融点の金属からなることが好ましい。
【００１０】
この半導体素子によると、電極層の形成時、あるいは、後工程の熱処理時に、５Ｂ族元素が蒸発することを防ぐことができる。
【００１１】
又、第１の特徴に係る半導体素子において、５Ｂ属元素は、Ｂｉであることが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、（ａ）基板上に、酸化亜鉛系材料を用いたｐ型半導体層を形成する工程と、（ｂ）ｐ型半導体層上に、５Ｂ族元素を主要な構成元素とする中間層を形成する工程と、（ｃ）ｐ型半導体層及び中間層の熱処理を行う工程と、（ｄ）中間層上に、電極層を形成する工程とを含む半導体素子の製造方法であることを要旨とする。
【００１３】
第２の特徴に係る半導体素子の製造方法によると、ｐ型ＺｎＯ層と電極層とのショットキー障壁幅を低減し、良好なオーミック接触を得る半導体素子を製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、酸化亜鉛系材料を用いたｐ型半導体層に対し、良好なオーミック接触を得ることができる半導体素子及び半導体素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１６】
（半導体発光素子）
本実施形態に係る半導体発光素子は、図１に示すように、ｎ型ＺｎＯ単結晶からなる基板１０１上の一部に形成された、酸化亜鉛系材料を用いた活性層１０２と、活性層１０２上に形成され、酸化亜鉛系材料を用い、Ｌｉ及びＮがドーピングされているｐ型半導体層１０３と、ｐ型半導体層１０３上に形成された中間層１０４と、中間層１０４上に形成されたｐ側電極１０５とを備える。又、基板１０１の露出した平坦部上には、Ａｌからなるｎ側電極１０６が形成されている。
【００１７】
中間層１０４には、主要な構成元素として５Ｂ族元素が含まれる。即ち、ｐ型半導体層１０３とｐ側電極１０５との界面には、５Ｂ族元素が多く含まれる。又、中間層１０４に含まれる５Ｂ属元素は、Ｂｉであることが更に好ましい。
【００１８】
又、ｐ側電極１０５は、５Ｂ属元素よりも高融点の金属からなることが好ましく、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｉなどが挙げられる。
【００１９】
（半導体発光素子の製造方法）
次に、本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法について、図１を用いて説明する。
【００２０】
まず、レーザーアブレーション法を用い、５５０℃で、ｎ型ＺｎＯ単結晶からなる基板１０１上に、膜厚０．０５μｍを有し、ＺｎＯからなる活性層１０２を形成する。
【００２１】
次に、レーザーアブレーション法を用い、３５０℃で、活性層１０２上に、膜厚０．３μｍを有し、不純物元素としてＬｉ及びＮをドーピングし、ＺｎＯからなるｐ型半導体層１０３を形成する。
【００２２】
次に、フォトリソグラフィーを用いて選択加工を施し、中間層及び電極層を形成する。まず、ｐ型半導体層１０３上に、メタルマスクを用いて５Ｂ族元素を抵抗加熱蒸着し、中間層１０４を形成する。次に、Ａｒ雰囲気中で、４００℃３０分で、ｐ型半導体層１０３及び中間層１０４の熱処理を行う。次に、中間層１０４上に、メタルマスクを用いてＡｕを抵抗加熱蒸着し、ｐ側電極１０５を形成する。一方、基板１０１上には、メタルマスクを用いてＡｌを抵抗加熱蒸着し、ｎ側電極１０６を形成する。
【００２３】
上記の製造方法によると、ｐ型半導体層１０３及び中間層１０４の熱処理や電極形成時において、中間層１０４に含まれる５Ｂ族元素が熱拡散し、ｐ型半導体層１０３とｐ側電極１０５との界面には、主要な構成元素として５Ｂ族元素が含まれる構成となる。
【００２４】
（作用及び効果）
従来の半導体発光素子では、図２（ａ）に示すように、ｐ型ＺｎＯのホール濃度が低いことによって、ｐ型ＺｎＯ層と電極層（ここでは、Ｎｉ／Ａｕ）とのショットキー障壁の幅Ａが厚いため、良好なオーミック接触を得ることができない。
【００２５】
一方、本実施形態に係る半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法によると、５Ｂ族元素を主要な構成元素とする中間層１０４の形成時、あるいは、その後の電極層の形成時において、中間層１０４から中間層１０４とｐ側電極１０５との界面近傍に５Ｂ族元素（例えば、Ｂｉ）が存在する。この５Ｂ族元素は、ｐ型ＺｎＯ層２０３におけるアクセプタ準位を浅くする効果を及ぼし、ｐ型ＺｎＯ層２０３とｐ側電極１０５との界面近傍で、ｐ型ＺｎＯ層２０３のホール濃度を大きく向上させることができる。このため、図２（ｂ）に示すように、ｐ型ＺｎＯ層と電極層（ここでは、Ａｕ）とのショットキー障壁の幅Ｂを低減することができ、良好なオーミック接触を得ることができる。このように、本実施形態に係る半導体素子及び半導体素子の製造方法によると、その素子特性を改善することができる。
【００２６】
又、本実施形態において、ｐ側電極１０５は、５Ｂ族元素よりも高融点の金属からなる。このため、ｐ側電極１０５の形成時、あるいは、後工程の熱処理時に、５Ｂ族元素が蒸発することを防ぐことができる。
【００２７】
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２８】
例えば、上記の実施の形態では、ｐ型半導体層１０３の主要な構成材料としてＺｎＯを用いたが、これに限らず、他のＺｎＯ系材料、例えばＺｎＭｇＯやＺｎＣｄＯ、ＺｎＯＳ、ＺｎＯＳｅなどであってもよい。この場合にも同様の効果があると考えられる。又、ｐ型半導体層１０３の構成を単層構造としたが、これに限らず、２層以上であってもよい。
【００２９】
又、活性層１０２の主要な構成材料としてＺｎＯを用いたが、これに限らず、他の半導体材料、例えば、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＮなどであってもよい。ｐ型半導体層として、酸化亜鉛系半導体が用いられていれば、等しく特性向上の効果を有する。
【００３０】
又、本実施形態においては、半導体発光素子の各構成層、あるいは薄膜を、レーザーアブレーション法を用いて形成したが、これに限らず、他の製法、例えばＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、スパッタ法等の堆積手法を用いてもよい。
【００３１】
又、本実施形態においては、半導体発光素子の基板としてｎ型ＺｎＯ単結晶基板を用いたが、これに限らず、他の基板、例えばサファイア基板、ＳｃＡｌＭｇＯ4（ＳＣＡＭ）基板、ＭgＯ基板等を用いてもよい。
【００３２】
又、本実施形態においては、ｐ型酸化亜鉛系半導体層と電極層との間に、５Ｂ族元素としてＢｉ単体からなる中間層１０４を介入したが、これに限らず、Ｂｉを主要な構成元素とする層、例えば、Ｎｉ、Ｐｔ等の他金属とのＢｉ合金などであってもよい。Ｂｉが主要元素であれば、同様の効果が得られる。更には、Ｂｉ以外の他の５Ｂ族元素、例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなどを主要な構成元素とする層を介入させてもよい。この場合においても、後に詳述するシミュレーション結果から予想される通り、中間層が介入しない場合よりも、オーミック性が向上する。
【００３３】
又、本実施形態において、ｐ側電極１０５にＡｕを用いたが、これに限らず、他の金属や合金であってもよく、積層構造になっていてもよい。又、このｐ側電極１０５に中間層１０４から５Ｂ族元素が混入していてもよい。
【００３４】
更に、本実施形態では、半導体素子として発光素子の場合を採り上げたが、これに限らず他の半導体素子、例えば、薄膜トランジスタ、光電変換素子、センサーなどであってもよい。ｐ型酸化亜鉛系半導体が用いられている半導体素子ならば、ｐ型酸化亜鉛系半導体と電極層とのオーミック性が改良されるので、その素子特性を向上することができる。
【００３５】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明に係る半導体発光素子について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
【００３７】
（比較例）
比較例として、図３に示す半導体発光素子を作製した。以下に、比較例に係る半導体発光素子の製造方法について説明する。尚、ＺｎＯ層の製法としてはレーザーアブレーション法を用い、基板にはｎ型ＺｎＯ単結晶基板を用いた。
【００３８】
まず、基板２０１上に、ＺｎＯからなる活性層２０２（膜厚：０．０５μｍ）を下記形成条件１で生成した。
【００３９】
形成条件１：
ＫｒＦレーザーパワー：１Ｊ／ｃｍ2
ターゲット：ノンドープＺｎＯ
基板温度：５５０℃
チャンバー圧力：１×１０-4Ｐａ
次に、Ｌｉ及びＮが同時ドープされたＺｎＯからなるｐ型半導体層２０３（膜厚：０．３μｍ）を下記形成条件２で作製し、ＺｎＯ積層膜を形成した。
【００４０】
形成条件２：
ＫｒＦレーザーパワー：１Ｊ／ｃｍ2
ターゲット：１wt％ＬｉドープＺｎＯ
基板温度：３５０℃
チャンバー圧力：３×１０-2Ｐａ
ガス流量：Ｎ2 ；５sccm
Ｎラジカル源ＲＦパワー：３００Ｗ
次に、フォトリソグラフィーを用いて選択加工を施し、その上にｐ側電極２０５を形成した。電極形成としては、まず、ｐ型半導体層２０３上に、メタルマスクを用いてＮｉ層２０５ａを抵抗加熱蒸着によって形成し、Ｎｉ層２０５ａ上に、メタルマスクを用いてＡｕ層２０５ｂを抵抗加熱蒸着によって形成した。一方、基板２０１上には、メタルマスクを用いてＡｌを抵抗加熱蒸着し、ｎ側電極２０６を形成した。
【００４１】
最後に、金属電極の硬化と界面抵抗の低減を目的として、不活性ガスであるＡｒ雰囲気中で２５０℃３０分の熱処理を行った。
【００４２】
（実施例）
実施例として、図１に示す半導体発光素子を作製した。以下に、実施例に係る半導体発光素子の製造方法について説明する。尚、ＺｎＯ層の製法としてはレーザーアブレーション法を用い、基板にはｎ型ＺｎＯ単結晶基板を用いた。
【００４３】
まず、基板１０１上に、ＺｎＯからなる活性層１０２（膜厚：０．０５μｍ）を上記形成条件１で形成した。次に、活性層１０２上に、Ｌｉ及びＮが同時にドープされたＺｎＯからなるｐ型半導体層１０３（膜厚：０．３０μｍ）を上記形成条件２で形成して、ＺｎＯ積層膜を形成した。
【００４４】
次に、フォトリソグラフィーを用いて選択加工を施し、中間層及び電極層を形成する。まず、ｐ型半導体層１０３上に、メタルマスクを用いてＢｉを抵抗加熱蒸着し、中間層１０４を形成した。次に、不活性ガスであるＡｒ雰囲気中で、４００℃３０分で、ｐ型半導体層１０３及び中間層１０４の熱処理を行った。次に、中間層１０４上に、メタルマスクを用いてＡｕを抵抗加熱蒸着し、ｐ側電極１０５を形成した。一方、基板１０１上には、メタルマスクを用いてＡｌを抵抗加熱蒸着し、ｎ側電極１０６を形成した。
【００４５】
最後に、金属電極の硬化と半導体との界面抵抗の低減を目的として、不活性ガスであるＡｒ雰囲気中で２５０℃３０分の熱処理を行った。
【００４６】
（ｐ型ＺｎＯ層におけるオーミック性の直接評価）
又、上記比較例及び実施例におけるｐ側電極のオーミック性を直接評価するため、上記素子作製と並行して、サファイア基板上に直接ｐ型ＺｎＯ薄膜（膜厚：０．３μｍ）を上記形成条件２に基づくレーザーアブレーション法で形成し、この上にＮｉ／Ａｕからなる従来の電極を形成した（図４の左上図参照）。一方、サファイア基板上に直接ｐ型ＺｎＯ薄膜（膜厚：０．３μｍ）を上記形成条件２に基づくレーザーアブレーション法で形成し、この上に、Ｂｉ層、Ａｕ電極層を形成した（図５の左上図参照）。これらのｐ型ＺｎＯ−ｐ電極間の電流−電圧特性（いわゆる、ｐ−ｐ特性）の結果を、それぞれ図４及び図５に示す。
【００４７】
図４及び図５の結果から、比較例に基づく従来電極を用いた場合には、ｐ−ｐ特性は非直線となりショットキー性を示しているのに対し、実施例に基づくＢｉ層を介したＡｕ電極層を用いた場合には、ｐ−ｐ特性は直線を示し、オーミック性を示していることが分かった。
【００４８】
（比較例及び実施例に係る素子の電流−電圧特性評価）
次に、比較例及び実施例に係る素子の電流−電圧特性を、それぞれ図６及び図７に示す。図６及び図７より整流特性はともに確認されるが、本結果においても比較例に比べて、実施例の方がカーブの傾きが急峻となって内部直列抵抗の低減が示唆される結果であった。又、半導体発光素子の発光実験においても、比較例に係る半導体発光素子では、オレンジ色の発光であったことに対し、実施例に係る半導体発光素子では、青白色の発光を確認できた。
【００４９】
（比較例及び実施例に係る素子のシミュレーション評価）
実施例に係る構造によって、上述した効果をもたらした要因としては、以下のように考えられる。実施例に係る構造では、ｐ型ＺｎＯ層とＡｕ電極層との間に、Ｂｉ層を介入させているが、Ｂｉ層の形成時、あるいは、その後の熱処理時、又は、電極層の形成時において、Ｂｉ層からＢｉ層とｐ型ＺｎＯとの界面近傍にＢｉの一部が拡散によって混入する。このＢｉがｐ型ＺｎＯにおけるアクセプタ準位をより浅くする効果を持つことは、表１に示すバンド計算（局所電子状態密度計算）シミュレーション結果から示唆されており、従って、ｐ型ＺｎＯに混入したＢｉにより、Ｂｉ層とｐ型ＺｎＯの界面近傍におけるホール濃度が大きく向上することが考えられる。このため、従来ではなし得なかったｐ型ＺｎＯ層と電極層とのショットキー障壁幅の低減が可能となり、良好なオーミック接触が得られたと考えられる。従って、実施例に係る半導体素子の素子特性は従来よりも向上したと考えられる。
【表１】
2007258588.tif 000003
【００５０】
又、表１は、ｐ型ＺｎＯ層のホール濃度向上を目的として実施した第一原理密度汎関数法によるバンド計算（局所電子状態密度計算）シミュレーションの結果である。ここで計算モデルとしては、Ｚｎ：３２原子、Ｏ：３２原子とし、種々の不純物元素をＺｎ原子又はＯ原子に置換させて、シミュレーションを行い、その結果を比較した。但し、表１においては、局所電子状態密度のピーク位置の値が小さいほど、その不純物元素又はその組み合わせにより形成されるアクセプタ準位が浅い、即ち、ホール濃度が高いことを示唆する。又、不純物元素が２元素以上の場合には、最も小さい局所電子状態密度のピーク位置の値を表には記載している。
【００５１】
表１の結果から、Ｌｉ及びＮが同時ドープされたｐ型ＺｎＯよりも、これに更にＢｉがドープされる方が局所電子状態密度のピーク位置の値が小さい、すなわち、アクセプタ準位が浅く、ホール濃度が高いことが示唆された。
【００５２】
実施例においては、ｐ型ＺｎＯ層と電極層との間にＢｉ層を介入させたが、これは別に他の５Ｂ族元素からなる層を介入させてもよい。この場合も、同様の効果が期待される。但し、表１のシミュレーション結果によれば、５Ｂ族元素の中でアクセプタ準位を浅くする効果が最も大きい元素は、単元素ドーピングの場合においても、２元素同時ドーピングの場合においても、Ｂｉである。従って、ｐ型ＺｎＯ層と電極層との間の中間層においては、特にＢｉを主要な構成元素とすることが有効であることが分かった。
【００５３】
（ｐ型ＺｎＭｇＯ層におけるシミュレーション評価）
次に、表２は、ｐ型半導体層がＺｎＭｇＯである場合のｐ型化シミュレーション結果の一例である。但し、計算モデルはＺｎ：３１原子、Ｏ：３２原子、Ｍｇ：１原子とし、上記と同様に種々の不純物元素をＺｎ原子又はＯ原子に置換させて、シミュレーションを行った。又、表１同様に、局所電子状態密度のピーク位置の値が小さいほど、その不純物元素又はその組み合わせにより形成されるアクセプタ準位が浅い、即ち、正孔濃度が高いことを示唆している。又、不純物元素が２元素以上の場合には、最も小さい局所電子状態密度のピーク位置の値を表には記載している。
【表２】
2007258588.tif 000004
【００５４】
表２から、ｐ型半導体層がＺｎＭｇＯである場合においても、ＺｎＯの場合と同様な傾向を示すことが分かった。
【００５５】
（ｐ型ＺｎＭｇＯ層におけるオーミック性の直接評価）
そこで、サファイア基板上に直接ｐ型ＺｎＭｇＯ薄膜（膜厚：０．３μｍ）を形成条件３に基づくレーザーアブレーション法で作製し、この上に比較例１と同様の手法で、Ｎｉ／Ａｕからなる従来の電極を形成した（図８の左上図参照）。一方、サファイア基板上に直接ｐ型ＺｎＭｇＯ薄膜（膜厚：０．３μｍ）を形成条件３に基づくレーザーアブレーション法で作製し、この上に、実施例と同様の手法で、Ｂｉ層、Ａｕ電極層を形成した（図９の左上図参照）。これらのｐ型ＺｎＭｇＯ−ｐ側電極間の電流−電圧特性（いわゆる、ｐ−ｐ特性）の結果を、それぞれ図８及び図９に示す。
【００５６】
形成条件３：
ＫｒＦレーザーパワー：１．５Ｊ／ｃｍ2
ターゲット：１５wt％Ｍｇ＆１wt％ＬｉドープＺｎＯ
基板温度：５５０℃
チャンバー圧力：３×１０-2Pａ
ガス流量：Ｎ2；５sccm
Ｎラジカル源ＲＦパワー：３００Ｗ
図８及び図９の結果から、比較例に基づく従来電極を用いた場合には、ｐ−ｐ特性は非直線となりショットキー性を示しているのに対し、実施例に基づくＢｉ層を介したＡｕ電極層を用いた場合には、ｐ−ｐ特性は直線を示し、オーミック性を示していることが分かった。このため、ｐ型半導体層として、ｐ型ＺｎＭｇＯを用いた場合においても、本発明の構造が有効であることが確認された。
【００５７】
（Ｂｉ層の形成方法）
次に、本実施例に係るＢｉ層の形成方法として、（ａ）ｐ型半導体層形成時にＢｉをドープする場合と、（ｂ）ｐ型半導体層形成後にＢｉ層を形成し、更に熱処理を行った場合のｐ型特性について検討した。
【００５８】
まず、（ａ）ｐ型半導体層形成時にＢｉをドープする場合として、コーニング製ガラス基板上に直接ｐ型ＺｎＯ薄膜（膜厚：０．２μｍ）を、形成条件４に基づくスパッタ法で形成した。
【００５９】
形成条件４：
ターゲット：０．１wt％ＢｉドープＺｎターゲット
基板温度：４００℃
チャンバー圧力：０．６Pａ
ガス流量：Ｏ2；１０sccm  Ｎ2；５sccm
Ｎラジカル源ＲＦパワー：１５０Ｗ
又、（ｂ）ｐ型半導体層形成後にＢｉ層を形成し、更に熱処理を行った場合として、コーニング製ガラス基板上に直接ｐ型ＺｎＯ薄膜（膜厚：０．２μｍ）を、形成条件５に基づくスパッタ法で形成した。
【００６０】
形成条件５：
ターゲット：Ｚｎターゲット（４Ｎ）
基板温度：４００℃
チャンバー圧力：０．６Pａ
ガス流量：Ｏ2；１０sccm  Ｎ2；５sccm
Ｎラジカル源ＲＦパワー：１００Ｗ
次に、ｐ型ＺｎＯ膜上に、Ｂｉを抵抗加熱蒸着し、Ｂｉ層を形成した。次に、不活性ガスであるＡｒ雰囲気中で、４００℃３０分で、熱処理を行った。
【００６１】
そして、上記（ａ）の場合と（ｂ）の場合について、Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ法によるホール効果測定装置を用いて、ｐ型ＺｎＯ膜表面のホール濃度を測定した。結果を表３に示す。
【表３】
2007258588.tif 000005
【００６２】
表３に示すように、ｐ型半導体層形成時にＢｉドープを行うよりも、ｐ型半導体層形成後にＢｉ層を形成し、更に熱処理を行う製造方法の方が、ホール濃度が高いことが分かった。このため、本発明において、ｐ型半導体層形成後にＢｉ層を形成し、更に熱処理を行う製造方法を用いることにより、良好なオーミック接触を得る半導体素子を製造できることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態に係る半導体発光素子の断面図である。
【図２】本実施形態に係る作用及び効果を説明するための図である。
【図３】比較例に係る半導体発光素子の断面図である。
【図４】比較例に係るｐ型ＺｎＯ層におけるオーミック性を評価するためのグラフである。
【図５】実施例に係るｐ型ＺｎＯ層におけるオーミック性を評価するためのグラフである。
【図６】比較例に係る半導体発光素子の電流−電圧特性を示すグラフである。
【図７】実施例に係る半導体発光素子の電流−電圧特性を示すグラフである。
【図８】比較例に係るｐ型ＺｎＭｇＯ層におけるオーミック性を評価するためのグラフである。
【図９】実施例に係るｐ型ＺｎＭｇＯ層におけるオーミック性を評価するためのグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１０１…基板
１０２…活性層
１０３…ｐ型半導体層
１０４…中間層
１０５…ｐ側電極
１０６…ｎ側電極
２０１…基板
２０２…活性層
２０３…ｐ型半導体層
２０５ａ、２０５ｂ…ｐ側電極
２０６…ｎ側電極
【図１】
2007258588.tif 000006
【図２】
2007258588.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007258588.tif 000011
【図７】
2007258588.tif 000012
【図８】
2007258588.tif 000013
【図９】
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